17. Влияние ветровой нагрузки. Автоколебания мостов на примере катастрофы Такомского и Волгоградского мостов.

Ветровая нагрузка - это кратковременная переменная нагрузка, которая определяется исходя из метеорологически зарегистрированной максимальной скорости ветра. Влияющая на конструкцию ветровая нагрузка является результатом скоростного давления ветра, рассчитанного на основании скорости ветра и формы здания, а также зависящего от направления ветра, коэффициента формы и давления.

Такомский мост— висячий мост в США, в штате Вашингтон, построенный через пролив Такома-Нэрроуз (часть залива Пьюджет-Саунд).

7 ноября 1940 года в 11:00 по местному времени при ветре скоростью около 65 км/час произошла авария, которая привела к разрушению центрального пролета моста. Причиной аварии называется явление вынужденного механического резонанса, когда частота колебаний ветрового потока совпадает с собственной частотой колебаний конструкций моста. Более точно причиной стал аэроупругий флаттер (динамические крутильные колебания) из-за недоучета динамических ветровых нагрузок при проектировании сооружения.

Процесс разрушения описывается следующим образом: Обрыв подвесок центрального пролета повлек провисание боковых пролетов и наклон пилонов. Сильные вертикальные и крутильные колебания моста явились следствием чрезмерной гибкости конструкции и относительно малой способности моста поглощать динамические силы… Мост был запроектирован и правильно рассчитан на действие статических нагрузок, в том числе и ветровой, но аэродинамическое действие нагрузки не было учтено. Крутильные колебания возникли в результате действия ветра на проезжую часть около горизонтальной оси, параллельной продольной оси моста. Крутильные колебания усиливались вертикальными колебаниями тросов. Опускание троса с одной стороны моста и поднятие его с другой вызвали наклон проезжей части и породили крутильные колебания

20 мая 2010 года движение по Волгоградскому мосту было прекращено из-за сообщения диспетчеров о сильном раскачивании конструкции. Из-за значительной ветровой нагрузки мост вошёл в резонанс с амплитудой колебаний в вертикальной плоскости около 50-60 см.

Автоколебания - незатухающие колебания, которые могут существовать в какой-либо системе при отсутствии переменного внешнего воздействия, причём амплитуда и период колебаний определяются свойствами самой системы.

18. Неразрушающие методы испытаний при обследовании технического состояния элементов строительных конструкций.

К неразрушающим методам обследования конструкций относятся те, которые не нарушают целостность элементов конструкций или приводят к небольшим местным повреждениям поверхности конструкции, не снижающим ее несущей способности. Исследования неразрушающими методами подразделяются на механические и физические. Сущность исследований механическими методами заключается в определении прочности материалов конструкций по твердости, т.e. при помощи удара, основанного на гипотезе о связи между твердостью материала и его прочностью, а также по сцеплению при помощи вырова, основанного на гипотезе о связи между прочностью материала и силами сцепления в нем.

Механическими методами испытывают прочность бетона на сжатие и на растяжение. Для этого используют ударник, вдавливая его в бетон. При испытании на отрыв испытывают прочность бетона на растяжение. Среди приборов, которые используются для испытания твердости бетона, можно выделить следующие: шариковый молоток И.А Физделя для ручного удара, приборы М3, М.А Новгородского, П.И Звонарева – для ударов бойка под действием пружины. Для ударов бойка под действием силы тяжести используют дисковой прибор ДПГ-4, маятниковый молоток. Для статического вдавливания штампа в бетон используют способ Г.К Хайдукова и Р.М Рачевского. Наиболее распространенными приборами для определения прочности бетона являются эталонный молоток К.П Кашкарова и дисковый прибор ДПГ-4. При ударе молотком К.П Кашкарова есть возможность получить два отпечатка одновременно – на бетоне, и на эталоне.

Сущность исследований физическими методами заключается в определении дефектов внутри конструкции и прочности материалов. Этот метод основан на физических законах распространения упругих волн в разных средах.

К физическим методам испытания прочности бетона относят:

1. Резонансные.    2. Импульсные ультразвуковые.    3. Ударные. 4.Магнитометрический

Резонансный метод дает возможность определить частоту собственных колебаний образца с последующим расчетом по этой характеристике динамических модулей упругости первого рода ( модуля Юнга).

Импульсный ультразвуковой метод применяют для неразрушающих испытаний железобетонных конструкций. В его основе лежит измерение скорости распространения в бетоне продольных ультразвуковых волн и степени их затухания.

На крупных сооружениях применяют ударный акустический метод. В основе данного метода лежит измерение скорости распространения в нем продольных волн, вызванных механическим ударом.

Магнитометрический метод - можно определить толщину защитного слоя бетона, сечение и расположение арматуры в конструкциях, находящихся в эксплуатации.